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人气:-发表时间:2015-10-10 09:33【

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气凝胶是一种具有连续网络结构的三维纳米材料,因其具有高比表面积和孔隙率,所以在热学、电学、磁学、光学、声学、化学等方面的性能都显著优于普通固态材料。也因其在隔热保温、吸附、载药、催化等方面性能尤为突出,所以被广泛应用于航空航天、建筑、石油、液化气体、军事工业、化工、热能工程、热工设备、交通运输、家用电器、舰船等领域。

隔热又环保

性能

目前,节能、低碳是我国可持续发展日益重视的问题。保温节能材料愈来愈受到人们的高度关注,有关它的研究与应用将推动我国节能、低碳技术以及绿色经济的发展。统计表明,建筑中每使用一吨保温材料制品,一年可节约一吨石油。工业设备与管道的保温,采用良好的绝热措施与材料,可显著降低生产能耗和成本,改善环境,同时有较好的经济效益。如:工业设备和管道工程中,良好的保温条件,可使热量损失降低95%左右,通常用于保温材料的投资一年左右可以通过节约的能量收回。

国内大量使用聚氨酯等有机合成类轻质隔热泡沫,用于管道、冰箱、冷库、建筑构件的保温。值得注意的是,有机合成类的轻质隔热泡沫材料由于自然降解非常困难,聚苯乙烯泡沫根本不能自然降解,造成极大的环境污染。另一方面,聚氨、聚苯等泡沫材料使用温度受限,且燃烧时会产生有毒气体,使用范围受到极大限制。

目前,气凝胶高效隔热材料是世界上最好的隔热(导热系数最低)固体材料之一,常温常压下导热系数据报道可低达0.015W/(m·K),该产品不仅能够减少热能损失,最重要的对地球环境最友好。二氧化硅气凝胶材料,整个生产过程中,原材料反应完全无废物废水废气的排放、资源利用效率高、能量消耗低,材料环保无毒。

主要应用领域


应用领域

应用领域

保温管道:在石油、化工和冶金行业中,管道、炉窑及其它热工设备普遍存在保温的需求。使用气凝胶产品的投入要高于其他传统的隔热材料,但是从产品整体成本或持续效果看其应用成本是最低的。例如,在蒸汽直埋管领域,气凝胶的应用极大的降低了隔热层的厚度,基于同样的内管和蒸汽输送需求时,进而极大的降低了外管的口径,这不仅增强了管道在通过城市及桥梁时的通过性,也给安装建设、运输等等带来成本的节省。

已经有公司在多个工程项目上经过应用实践和核算,发现完全采用气凝胶作为隔热材料,或采用气凝胶——硅酸铝复合结构作为隔热材料的蒸汽管道工程项目的综合造价比采用传统的岩棉、硅酸铝棉或玻璃棉等作为隔热材料时要更低。

交通工具:可以用作液态天然气罐和储油罐等以及汽车、飞机等发动机和排气管的隔热材料。

冷冻领域:用热导率极低的二氧化硅气凝胶或气凝胶基材的真空绝热板可用作为冰箱的隔热材料,可以减少氟里昂气体的产生。冷藏集装箱作为一种冷冻、冷藏运输设备,必须有良好的隔热结构,才能保证设备的正常工作,用二氧化硅气凝胶代替硬质聚氨酯泡沫塑料具有导热系数小,强度高,稳定性好,抗腐蚀等优点,可用作冷藏集装箱的隔热材料。

民用建筑:常用建筑保温材料多为聚苯乙烯、聚氨酯等高分子发泡材料,除了容易引起火灾外,材料尺寸较厚,给施工以及后期稳定性带来许多问题。将二氧化硅气凝胶隔热复合材料应用高层建筑,不但可以延长防火时间,而且高温下也不会释放出对人体有害的物质,其轻质特点又大大减轻建筑物自重、从而降低了建筑的建造综合成本。

航空航天及军工:气凝胶超级绝热材料质量、隔热效果优异,在航空、航天应用领域具有很好的应用前景。美国NASA控股的ASPEN公司生产的硅酸铝耐火纤维/二氧化硅气凝胶复合绝热材料已被广泛应用于航空、航天飞机、航母、直升机、导弹、鱼雷、坦克上。

其他领域:气凝胶也被逐步被应用于服装、帐篷、消防装备、救生仓、被动房、快速安装房等领域。

市场前景


案例分析

近几年来钢铁、热电和化工等领域,由于这些领域的利润率下降,逼迫厂家开始精打细算过日子,将原来直接浪费掉的余热进行回收或再利用起来。由于余热的热品质不高,最合适方案就是给周边企业和居民供热。但大部分余热源头都远离城市或有热需求的企业,因此需要对蒸汽进行长距离的输送,带来了对长距离直埋输送管道的需求。为保证在长距离输送后,蒸汽的压力和温度不显著降低,其输送管道的整体保温效果就要做得更好。这一需求进而带动了新型的长距离蒸汽直埋管道的是市场需求。

气凝胶隔热材料非常符合这种新型保温管道的对保温材料的需求,应用了气凝胶隔热材料之后,管道的隔热层更薄,管道散热面更小、外管和整体尺寸更小,方便在中城市安装、横穿马路和通过桥梁;气凝胶隔热材料同时在管道支架、管托等有空间限制要求的地方也有巨大的优势。

此外,气凝胶隔热材料还具备低热导、A级阻燃防火、隔音、超憎水、轻质节能、环保无毒、不老化、方便施工等优势,使其越来越适应新时代的需求。

气凝胶产业要事

二氧化硅气凝胶材料代表着未来保温隔热材料的发展方向,具有重要的引领作用。该材料属于国家工信部颁布的《新材料产业“十二五”发展规划》第六大项前沿新材料、新技术中的纳米材料领域,并且在《新材料产业“十二五"重点产品目录》中二氧化硅气凝胶材料(编号330)被列为“十二五”期间重点发展高新技术产品。

随着低碳经济和科学技术的发展,世界各国对产品节能环保指标要求越来越高,故而对所用材料性能要求越来越严格。我国在“十一五”期间就顺应时代发展的要求提出“节能减排”的发展纲要,“十三五”期间,这一政策走向不会改变,并将确立更加严格的节能减排目标及考核问责制度。

2011年 国家发改委等联合下发的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年度)》中明确将纳米多孔气凝胶材料列为优先发展的新材料产业。

2014年 欧洲正式启动迄今为止投入最大的欧洲项目(800亿欧元)“地平线2020”项目重点论述并开展了气凝胶隔热保温材料相关项目。

2014年6月 美国Allied市场研究公司报告称,全球气凝胶的市场价值在2013年2.2亿美元,估计到2020年可达18.966亿美元,在预测期内(从2014–2020)的年复合增长率为36.4%。

2014年12月 新材料在线“新材料资本与技术峰会”发布的未来十大潜力新材料,气凝胶名列第三。


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